Wear resistance of structural steels nitrided in a cyclically switched discharge with dry friction
Вантажиться...
Дата
2023
Автори
Stechishyn, M.S.
Skyba, M.Ye.
Martynyuk, A.V.
Zdorenko, D.V.
Стечишин, М.С.
Скиба, М.Є.
Мартинюк, А.В.
Здоренко, Д.В.
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Хмельницький національний університет
Анотація
The paper examines the method of conducting tribological studies in the dry mode of friction of nitrided
and unhardened structural steels 20 and 45 in order to achieve comparable results of laboratory tests with
operational characteristics. Preliminary studies of anodized steels of the same steels indicate that under conditions
of extreme friction it is extremely difficult, and in some cases impossible, to use such values of specific pressure
on the friction surface, at which it would be realistic to compare the results obtained for different samples made of
different brands materials and processed using various technological processes. Since during the tests, constant
lubrication of the friction zone was ensured, a layer of lubricant was present on the friction surface up to a certain
pressure value, which led to extremely small indicators of linear wear. However, depending on the characteristics
of the modified surface, there was a critical value of pressure at which the layer of lubricant was squeezed out of
the friction zone, which led to instant adhesion of the surfaces. Thus, the study of wear resistance in the dry mode
of friction ensures a significantly higher productivity of experiments.
Unlike experiments with limit friction, dry friction can be used for different steels at the same pressure
value, which eliminates the problem of comparability of results and contributes to the objectivity of conclusions
regarding the effectiveness of various modification processes.
According to the results of previous experiments, such a compromise pressure value can be 16 MPa.
Another important phenomenon for the analysis of the influence of the modification results on the wear
resistance characteristics of the surface is established - the effect of relaxation processes in the near-surface layers,
which have already acquired structural transformations under the influence of pressure in the friction zone.
For all steels, there is some slowing down of the intensity of wear after a break with a gradual return to the
intensity characteristic of a certain brand of steel. The reason for such a phenomenon can only be the relaxation of
stresses and the equalization of the characteristics of the structure in the near-surface layers. At the same time, the
result is the strengthening of the surface, which explains the decrease in the intensity of the wear process. over
time, as the strengthened layer breaks down, the indicators of the surface condition become equal to those before
the break and the intensity of wear is restored.
У роботі розглянута методика проведення трибологічних досліджень при сухому режимі тертя азотованих і незміцнених конструкційних сталей 20 і 45 з метою досягнення порівнюваних результатів лабораторних випробувань з експлуатаційними характеристиками. Попередньо проведені дослідження аотованих цих же сталей свідчать про те, що в умовах граничного тертя надзвичайно важко, а в деяких випадках неможливо використовувати такі значення питомого тиску на поверхню тертя, при яких реальним було б співставлення результатів, одержаних для різних зразків, виготовлених з різних марок матеріалів та оброблених за допомогою різних технологічних процесів. Оскільки в ході випробувань забезпечувалось постійне змащування зони тертя, то до певного значення тиску на поверхні тертя був присутній шар мастила, що призводило до надзвичайно малих показників лінійного зношування. Проте в залежності від характеристик модифікованої поверхні існувало критичне значення тиску, при якому шар мастила витискувався із зони тертя, що приводило до миттєвого схоплювання поверхонь. Таким чином, дослідження зносостійкості при сухому режимі тертя забезпечує суттєво більшу продуктивність експериментів. На відміну від експериментів при граничному терті сухе тертя може застосовуватись для різних сталей при однаковому значенні тиску, що виключає проблему порівнянності результатів та сприяє об’єктивності висновків стосовно ефективності різних процесів модифікації. За результатами попередніх експериментів таким компромісним значенням тиску може бути 16 МПа. Встановлене ще одне важливе явище для аналізу впливу результатів модифікації на характеристики зносостійкості поверхні - ефект релаксаційних процесів в приповерхневих шарах, які вже набули структурних перетворень під дією тиску в зоні тертя. Для всіх сталей відмічається деяке сповільнення інтенсивності зношування після перерви з поступовим поверненням до інтенсивності, характерної для певної марки сталі. Причиною такого явища може бути лише релаксація напружень і вирівнювання характеристик структури в приповерхневих шарах. При цьому наслідком є зміцнення поверхні, що і пояснює зниження інтенсивності процесу зношування. з часом, По мірі руйнування зміцненого прошарку, показники стану поверхні стають рівними з тими, що були до перерви і інтенсивність зношування відновлюється
У роботі розглянута методика проведення трибологічних досліджень при сухому режимі тертя азотованих і незміцнених конструкційних сталей 20 і 45 з метою досягнення порівнюваних результатів лабораторних випробувань з експлуатаційними характеристиками. Попередньо проведені дослідження аотованих цих же сталей свідчать про те, що в умовах граничного тертя надзвичайно важко, а в деяких випадках неможливо використовувати такі значення питомого тиску на поверхню тертя, при яких реальним було б співставлення результатів, одержаних для різних зразків, виготовлених з різних марок матеріалів та оброблених за допомогою різних технологічних процесів. Оскільки в ході випробувань забезпечувалось постійне змащування зони тертя, то до певного значення тиску на поверхні тертя був присутній шар мастила, що призводило до надзвичайно малих показників лінійного зношування. Проте в залежності від характеристик модифікованої поверхні існувало критичне значення тиску, при якому шар мастила витискувався із зони тертя, що приводило до миттєвого схоплювання поверхонь. Таким чином, дослідження зносостійкості при сухому режимі тертя забезпечує суттєво більшу продуктивність експериментів. На відміну від експериментів при граничному терті сухе тертя може застосовуватись для різних сталей при однаковому значенні тиску, що виключає проблему порівнянності результатів та сприяє об’єктивності висновків стосовно ефективності різних процесів модифікації. За результатами попередніх експериментів таким компромісним значенням тиску може бути 16 МПа. Встановлене ще одне важливе явище для аналізу впливу результатів модифікації на характеристики зносостійкості поверхні - ефект релаксаційних процесів в приповерхневих шарах, які вже набули структурних перетворень під дією тиску в зоні тертя. Для всіх сталей відмічається деяке сповільнення інтенсивності зношування після перерви з поступовим поверненням до інтенсивності, характерної для певної марки сталі. Причиною такого явища може бути лише релаксація напружень і вирівнювання характеристик структури в приповерхневих шарах. При цьому наслідком є зміцнення поверхні, що і пояснює зниження інтенсивності процесу зношування. з часом, По мірі руйнування зміцненого прошарку, показники стану поверхні стають рівними з тими, що були до перерви і інтенсивність зношування відновлюється
Опис
Ключові слова
nitriding, dry friction, limit friction, wear, азотування, сухе тертя, граничне тертя, знос
Бібліографічний опис
Wear resistance of structural steels nitrided in a cyclically switched discharge with dry friction / M. S. Stechishyn, M. Ye. Skyba, A. V. Martynyuk , D. V. Zdorenko // Problems of Tribology. – 2023. - № 1. – Р. 20-24.